INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO
PRESENTACIÓN DEL BLOG
BITACORA DE LA UNIDAD 3
ALUMNA: ELIDENE PEREZ QUINTANA
Vlll SEMESTRE
N. CONTROL: 08930129
MATERIA: BIOLOGIA MOLECULAR
MAESTRO: FRANCISCO JAVIER PUCHE ACOSTA
CIUDAD ALTAMIRANO GUERRERO A 28 DE FEBRERO DEL 2012
Temario de la unidad 3:
3.1 Organismos procarióticos:
3.1.1 ADN circular
3.1.2 Proteínas asociadas
3.1.3 ADN extracromosómico.
3.1.3.1 Plásmidos.
3.1.3.2 Bacteriófagos.
3.1.3.3 Transposones
3.2 Organismos eucarióticos:
3.2.1 ADN lineal y empaquetamiento
3.2.1.1 Histonas
3.2.1.2 Solenoides
3.2.1.3 Cromosomas
3.2.2 Complejidad del genoma
3.2.3 ADN mitocondrial.
3.3 Organización genómica viral.
Introduccion:
El material genético se compacta en un área discreta de la célula formando los cromosomas. Éstos se encuentran en los virus, células procariotas, en el núcleo de células eucarioriotas y en cloroplastos y mitocondrias.
El ADN es un ácido nucleico que permite codificar la información de los organismos y, gracias a los mecanismos de división celular, posibilita la transmisión de esa información de una generación a otra. El ADN se organiza en unidades de información llamadas genes, que corresponden a secuencias de ADN que codifican para un producto (ARN o proteínas). El lugar específico que ocupa un gen en el cromosoma se denomina loci o locus. Técnicas de mapeo permiten determinar la ubicación de diferentes genes a lo largo de un cromosoma en distintas especies.
Organización genética y características del material genético:
El ADN es enrollado por una proteína llamada histona para formar nucleosoma, esta proteína a la vez funciona como conector con otro nucleosoma. Estos, luego se unen para formar lo que se conoce como cromatina.
Tras esto, se empieza a condensar lo más posible hasta formar un cromosoma.
Los cromosomas, en el ser humano, son en total 46, 44 de ellos son homólogos (22 pares iguales), llamados autosómicos. Estos definen la apariencia física de la persona: alta, flaca, calvo, etc.
ADN: está presente en el núcleo celular, en las mitocondrias, cloroplastos, bacterias y algunos virus (adenovirus). La única diferencia que hay entre los distintos ADN es su forma: espiral en núcleo celular y circular en mitocondrias y cloroplastos.Lo más importante del ADN, es su contenido: los genes. Diversos estudios se han hecho para saber su información como el PGH, donde se buscaba la cantidad de genes, donde y para que sirven. Los 2 primeros lograron ser descubiertos pero el 3º aún está en investigación con la era postgeonómica.
Cromosoma: Son estructuras en forma de bastones que se encuentran en todas las células del cuerpo y contienen la información que determina todas las características del individuo
La mayoría de los virus, presenta un sólo cromosoma formado por ADN o ARN que puede ser unicatenario, bicatenario, lineal o circular.
Los fagos de bacterias están rodeados por una cubierta de proteínas e inyectan su cromosoma al interior de la bacteria.
Objetivo general:
_Comprender como esta organizado el contenido genetico en los genomas
_conocer los distintos grados de empequetamiento de ADN
_Diferenciar las distintas maneras en que se organiza el ADNen eucariontes,procariontes y virus.
Metodologia:
En el siguiente blogger abordaremos temas de gran importancia como son los plasmidos, los organismos procarioticos asi como tambien los virus etc. asi como tambien los conocimientos son importantes para emplearlos en las practicas.
En el siguiente blogger abordaremos temas de gran importancia como son los plasmidos, los organismos procarioticos asi como tambien los virus etc. asi como tambien los conocimientos son importantes para emplearlos en las practicas.
Desarrollo:
UNIDAD 3. ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO
3.1 Organismos procarióticos:
Los organismos procarióticos son unicelulares, es decir, cada célula es capaz de desarrollar todas las funciones vitales. En los casos de asociaciones coloniales, cada una de las células conserva su individualidad e independencia.
Muchos organismos eucarióticos, en cambio, han alcanzado una organización pluricelular con distintos tipos de células que desempeñan funciones diferentes dentro del mismo organismo.
3.1.1 ADN circular :
El ADN circular puede encontrarse en forma relajada o en forma superenrollada. En la forma relajada, el círculo se halla desplegado sobre un único plano; en la forma superenrollada el contorno del círculo va girando sobre sí mismo de manera tal que adquiere profundidad.
En estos casos, la estructura compactada del ADN superenrollado aumenta su migración electroforética y su velocidad de sedimentación, lo cual permite diferenciarlo del ADN circular relajado o del ADN lineal.
En estos casos, la estructura compactada del ADN superenrollado aumenta su migración electroforética y su velocidad de sedimentación, lo cual permite diferenciarlo del ADN circular relajado o del ADN lineal.
Genomas procarióticos:
El genoma de la mayoría de los procariontes esta formado por un único cromosoma. Normalmente es una molécula de DNA de doble cadena cerrada y circular. Existen excepciones como la bacteria Borrelia burgdorfei, cuyo cromosoma es una cadena lineal!. Algunos genomas bacterianos están formados por
varios cromosomas distintos. |  |
3.1.2 Proteínas asociadas:
Arquitectura del genoma en procariotas: El DNA en bacterias se organiza en un nucleoide
Que se forma por un superenrrollamiento.
Superenrollamiento (supercoiling):
_Superenrollamiento puede ser positivo (p.e. arqueas) o negativo (eubacterias).
_Superenrollamiento (-): la molécula torsionada gira hacia la derecha
_Superenrollamiento (+): gira a la izquierda.
_El superenrollamiento es una forma de liberar la tensión torsional producida por la adición (+) o sustracción (-) de vueltas en una molécula circular de DNA.
_El superenrollamiento en E. coli está regulado por unos enzimas denominados DNA girasa y topoisomerasa I.
Nucleoide: cromosoma circular superenrollado
Arquitectura del genoma en
procariotas:
En E.coli existen una serie de proteinas relacionadas con el empaquetamiento del DNA que reciben el nombre de proteinas similares a histonas p.e. histone-like nucleoid structuring protein (H-NS), integration host factor (IHF) etc.
Estas proteinas posiblemente son capaces de remodelar el grado de compactación del DNA del nucleoide, influyendo sobre la expresión génica.
El nucleoide de E. coli está constituido por un núcleo central proteico del que irradian 40-50 lazos de DNA superenrollado que contienen 100 Kb de DNA.
3.1.3 ADN extracromosómico:
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Los plásmidos son moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico. Están presentes normalmente en bacterias, y en algunas ocasiones en organismos eucariotas como las levaduras.
3.1.3.1 Plásmidos.
Genomas plásmidicos:
Las células bacterianas contienen comúnmente pequeños elementos de DNA que no son esenciales para las operaciones básicas de la célula. Estos componentes se denominan plasmados. Los plasmidos no pueden vivir fuera de la célula. Los plasmidos bacterianos contienen a menudo genes que son útiles para la célula huésped, p.e. confieren resistencia a antibióticos, promueven la fusión o producen toxinas.
Para su replicación los plasmidos requieren de la maquinaria celular del huésped. Os plasmidos bacterianos suelen ser circulares, aunque se han encontrado algunos lineales. En hongos y plantas lo común es circulares (pero también se conocen plasmados circulares en hongos).
_ Moléculas extracromosómicas de DNA, circulares o lineales, que coexisten con el genoma de la bacteria.
_Existencia autónoma del cromosoma bacteriano (raramente se insertan).
_Portadores de genes no presentes en el cromosoma bacteriano p.e. genes de resistencia a antibióticos.
_Un mismo plásmido puede hallarse en especies distintas de bacterias.
_Por todo ello no suele considerárseles como parte del genoma bacteriano propiamente dicho, aunque en algunos casos ésto sea muy discutible.
3.1.3.2 Bacteriófagos:
Son virus que atacan a las bacterias. Los fagos de la serie T-par (T2, T4 y T6) atacan a la enterobacteria Escherichi coli. Estos fagos constan de una cabeza proteica que guarda una molécula de DNA, una cola y una serie de filamentos.
Cuando estos virus encuentran una bacteria susceptible, se fijan a un receptor específico de la superficie celular y le inyectan el contenido de la cabeza (el DNA), tal y como se observa en la fotografía inferior.
Replicación del Bacteriófago T4:
Acoplamiento:
Para entrar en una célula, los fagos se acoplan a receptores específicos en la superficie de la bacteria, que pueden ser lipopolisacáridos, ácidos teicoicos, proteínas o incluso flagelos. Por ello, cada fago solo podrá infectar ciertas bacterias según sus receptores. Puesto que los fagos no son móviles, dependen de encuentros al azar con los receptores adecuados en solución para poder infectar un bacteria.
Síntesis de proteínas y ácidos nucléicos:
En un corto espacio de tiempo, que pueden llegar a ser minutos, los ribosomas bacterianos comienzan a traducir el ARNm viral a proteínas. En el caso de los fagos basados en ARN, una RNA-replicasa es sintetizada al inicio del proceso.
Las proteínas desempeñan un papel primordial en la célula como ejecutoras de la información genética. Esta se almacena en el núcleo de la célula como ADN y es transmitida por el ARN para ser traducida a proteínas.
Ensamblaje:
El ciclo de replicación de un bacteriófago T4 se puede dividir esquemáticamente en distintas etapas, las que son comunes a otros virus bacterianos y eucarióticos.
_ Adsorción
_Inyección del material genético viral
_Replicación del material genético viral
_Síntesis de las envolturas proteicas
_Empaquetamiento del DNA dentro de la envoltura proteica y ensamblaje de la envoltura
_Lisis y liberación de las partículas viral
Liberación de los fagos:
Los fagos pueden ser liberados mediante lisis celular o por secreción celular. En el caso del fago T4, unos 20 minutos después de inyectar el material genético, más de 300 fagos son liberados vía lisis.
La proteína que lleva a cabo la lisis es la endolisina, una enzima capaz de romper las moléculas de peptidoglicano de la pared bacteriana. Sin embargo, algunos fagos pueden quedarse en la célula como parásitos, de forma que la bacteria va secretando constantemente nuevas partículas virales.
En estos casos, los viriones salen mediante procesos de exocitosis, en los que cada uno se queda con una pequeña porción de membrana bacteriana que los envuelve. Todos los nuevos fagos liberados quedan en disposición de infectar a una nueva bacteria.
Fago bacteriano.
El bacteriófago se fija a la pared bacteriana e inyecta el ADN en el interior mientras que la cápsida no entra en la bacteria. El ADN utiliza la maquinaria celular para expresar su mensaje genético: se produce la transcripción de algunos genes, la replicación del ADN o ARN viral, la transcripción de genes tardíos y la síntesis de las proteínas de la cápsida.
3.1.3.3 Transposones
Un transposón o elemento genético transponible es una secuencia de ADN que puede moverse de manera autosuficiente a diferentes partes del genoma de una célula, un fenómeno conocido como transposición. En este proceso, se pueden causar mutaciones y cambio en la cantidad de ADN del genoma. Anteriormente fueron conocidos como "genes saltarines" y son ejemplos de elementos genéticos móviles.
Las características que distinguen la transposición de la recombinación son:
_No requiere homología de DNA entre la secuencia dadora y la aceptora, aunque hay puntos calientes en regiones ricas en AT
_Se produce una duplicación de la secuencia aceptora (entre 3 y 12 pb) antes y detrás del transposón
_La intervención de la transposasa y, en algunos casos, la resolvasa.
_La transposición puede reestructurar drásticamente la organización del cromosoma hospedador. Además, puede alterar la expresión de un gen, bien inactivándolo, bien sobreexpresándolo.
Transposones procarióticos:
Transposón simple y transposón compuesto
Tipos de clasificación se basa principalmente en los genes que aparecen:
Tipo I:
Se conocen como transposones simples o secuencias de inserción (IS) lo que en 700 o 2000 pb contienen el gen TnpA que codifica la transposasa flanqueado por dos secuencias invertidas repetidas cortas (15 a 25 pb).
Tipo II:
Contienen al menos tres genes: una transposasa (TnpA), una resolvasa (TnpR) y un gen que suele ser de resistencia a antibióticos. Eso se encuentra flanqueado por secuencias repetidas invertidas (IR) a la izquierda (IR-L) y a la derecha (IR-R).
Tipo III:
Aquellos fagos que, en lugar de insertarse en el genoma por recombinación —lo normal—, lo hace mediante transposición. El más conocido es el fago μ.
La gran mayoría de los transposones eucarióticos utilizan RNA como intermediario de la transcripción, excepto unos pocos que utilizan DNA, como los procarióticos. A modo de ejemplos citaremos los elementos P y FB de Drosophila y los elementos Ac y Spm de maíz, así como los mariner de humanos, que suponen el 1,5% del DNA humano.
3.2 Organismos eucarióticos
Genomas nucleares eucarióticos:
En los organismos eucarióticos, la mayoría de los genes se encuentra en los cromosomas del núcleo. Las especies eucarióticas se clasifican como diploides (dos series de cromosomas en el núcleo), o son haploides (1 sola serie de cromosomas en el nucleo), la mayoría de algas y hongos son haploides y el resto de eucariotas (incluyendo plantas y animales) son diploides.
La letra n se utiliza para designar el número de cromosomas de un genoma nuclear de un organismo, la condición diploide es 2n y la haploide n.
Los miembros de un par homologo básicamente son identicos y aportan los mismos genes, aunque muchas veces diferentes alelos (formas diferentes de un mismo gen).
3.2.1 ADN lineal y empaquetamiento:
Estructura tridimensional de los cromosomas nucleares.
Una célula humana contiene alrededor de 2 metros de DNA (1 metro por cada serie cromosomica). El cuerpo humano está constituido por unas 1013 células y cada célula es diploide, por lo que contiene en total unos 2x1013 metros de DNA.
3.2.1.1 Histonas.
Histonas:
Las histonas son proteínas globulares, de baja masa molecular, muy conservadas evolutivamente entre los eucariotas y en algunos procariotas. Forman la cromatina junto con el ADN, sobre la base de unas unidades conocidas como nucleosomas. La cromatina resuelve el problema de restricción de crecimiento de ADN y nucleo, la cromatina esta formada por DNA y proteinas, la principal proteína formadora son las HISTONAS.
Las proteínas celulares más frecuentes son las proteínas histonas, siendo que cada célula eucariótica presenta varios cientos de millones de moléculas de histonas, mientras que las demás proteínas no alcanzan unos cientos (como mucho, a miles). Son proteínas de masa molecular baja, aproximadamente 11-12 Kd y exhiben un alto contenido, cerca de 20%, de lisina y arginina (aminoácidos básicos).
Las características de las histonas han contribuido para que las histonas fueran visualizadas únicamente como proteínas que permitían al ADN enrollarse adquiriendo así un primer grado de compactación que le facilitaría ser almacenado en el núcleo. Pero que, nadie reparó en el hecho que si lo que la naturaleza requería era de un grupo de moléculas que participaran exclusivamente en el empacamiento del ADN, cualquier secuencia de aminoácidos con carga positiva podría llevar a cabo dicha función. Esto es, no había necesidad de conservar una secuencia precisa de aminoácidos a lo largo de millones de años.
3.2.1.2 Solenoides
El DNA (asociado a las histonas) da dos vueltas alrededor de cada octamero de los nucleosomas (ver figura), el nucleosoma es una forma distendida, de una forma muy enrollada denominado solenoide (30 nm) , el solenoide mantiene su forma mediante otra histona H1.
Para conseguir el primer nivel de empaquetamiento el DNA se enrolla alrededor de las histonas, que actúan, como bobinas de un hilo, un nuevo enrollamiento genera la conformación del solenoide.
3.2.1Cromosomas:
cuerpo o elemento a cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillos en que se organiza la cromatina del núcleo celular durante las divisiones celulares mitosis y meiosis.
Enrollamientos de orden superior:
Las principales regiones de un gen
un gen es una región de DNA cromosómico que puede trascribirse en una molécula de RNA funcional en el momento y lugar adecuados del proceso de desarrollo de un organismo. Para que esto ocurra un extremo de un gen contiene una región reguladora, es decir un segmento de DNA con una secuencia especifica de nucleótidos que le permita recibir y responder a señales de otras partes del genoma o del ambiente celular.
El hecho de definir con precisión que es un gen puede dificultarse ya que muchos genes eucarioticos contienen segmentos de DNA, llamados intrones, que se encuentran intercalados en la región transcrita del gen. Los intrones no contienen información para al formación del producto génico correspondiente.
En muchas eucariotas, el DNA que esta entre los genes puede ser de tipo repetitivo, consistente en varios tipos de diferentes de unidades que se repiten a través del genoma. El DNA repetitivo también puede encontrase dentro de los intrones. La cantidad de DNA repetitivo varia entre diferentes especies e incluso existen variaciones del número de repeticiones dentro de una especie.
La estructura del genoma mitocondrial es circular como es el del genoma bacteriano. Se trata de una mol. circular de ADN, helicoidal, con doble hebra, y supercondensada. Se conocen algunos pocos casos de genomas mitocondriales de forma lineal.
La estructura del genoma mitocondrial es circular como es el del genoma bacteriano. Se trata de una mol. circular de ADN, helicoidal, con doble hebra, y supercondensada. Se conocen algunos pocos casos de genomas mitocondriales de forma lineal.
El genoma mitocondrial (ADN mitocondrial o mtDNA/mDNA, en sus siglas en inglés), es el material genético de las mitocondrias, los orgánulos que generan energía para la célula. El ADN mitocondrial se reproduce por sí mismo semi-autónomamente cuando la célula eucariota se divide.
Un virus es una particula no viva que solo puede reproducirse a si misma infectando una celula viva y modificando la maquinaria celular de la huésped para general una descendencia de particulas virales.
Los genomas virales son muy distintos entre si, muchos estan compuestos de ADN, que cuando estan empaquetados puede ser de cadena sencilla y cadena doble. Algunos virus como el HIV (retrovirus) contiene genomas de RNA, algunos de cadena sencila y otros de cadena doble. Algunos genomas virales contienen DNA y RNA circulares.
Los cromosomas se encuentran muy enrollados, si un solenoide tiene de diámetro 30 nm, un cromosoma condensado tiene 700 nm. Para esto el solenoide se enrolla sobre un esqueleto proteico compuesto de la enzima topoisomerasa II, que es capaz de pasar una cadena de DNA a través de otra. Para esto el solenoide se enrolla sobre un esqueleto proteico compuesto de la enzima topoisomerasa II, que es capaz de pasar una cadena de DNA a través de otra.
3.2.2 Complejidad del genoma
La naturaleza de los genes
Los genes se diferencian unos de otros por su función y por su tamaño, pero en la mayoría de ellos puede observarse una serie de rasgos topológicos comunes.
un gen es una región de DNA cromosómico que puede trascribirse en una molécula de RNA funcional en el momento y lugar adecuados del proceso de desarrollo de un organismo. Para que esto ocurra un extremo de un gen contiene una región reguladora, es decir un segmento de DNA con una secuencia especifica de nucleótidos que le permita recibir y responder a señales de otras partes del genoma o del ambiente celular.
Los genes están rodeados de mas DNA
Los análisis de secuencia han demostrado que hay DNA entre los genes, de función desconocida la mayor parte. El tamaño y la naturaleza de este DNA dependen del genoma. En hongos, este DNA intergénico es pequeño, pero en mamíferos es muy grande.
Tamaño del genoma
Los tamaños de os genomas se miden en unidades formadas por miles de bases de nucleotidos (llamados kilobase, kb) o millones de pares de nucleotidos (megabases, mb), observa la tabla siguiente y dese cuenta que el tamaño de genoma aumenta con la complejidad del grupo (aunque hay diferencias dentro de los grupos.
3.2.3 ADN mitocondrial.
Los cromosomas de mitocondrias y cloroplastos son de DNA de doble cadena.Los cromososmas de los orgánulos contienen genes específicos de las funciones que lleva cabo el organulo, sin embargo la mayoría de funciones del organulo están codificadas en el núcleo. Las mitocondrias y cloroplastos probablemente se originaron por endosimbiosis de una procariota.
La estructura del genoma mitocondrial es circular como es el del genoma bacteriano. Se trata de una mol. circular de ADN, helicoidal, con doble hebra, y supercondensada. Se conocen algunos pocos casos de genomas mitocondriales de forma lineal.
La estructura del genoma mitocondrial es circular como es el del genoma bacteriano. Se trata de una mol. circular de ADN, helicoidal, con doble hebra, y supercondensada. Se conocen algunos pocos casos de genomas mitocondriales de forma lineal.
El genoma mitocondrial (ADN mitocondrial o mtDNA/mDNA, en sus siglas en inglés), es el material genético de las mitocondrias, los orgánulos que generan energía para la célula. El ADN mitocondrial se reproduce por sí mismo semi-autónomamente cuando la célula eucariota se divide.
3.3 Organización genómica viral.
Los genomas virales son muy distintos entre si, muchos estan compuestos de ADN, que cuando estan empaquetados puede ser de cadena sencilla y cadena doble. Algunos virus como el HIV (retrovirus) contiene genomas de RNA, algunos de cadena sencila y otros de cadena doble. Algunos genomas virales contienen DNA y RNA circulares.
Dotación genética de los virus:
Los virus pueden tener DNA duplex, DNA monocatenario, RNA monocatenario o RNA duplex. En algunas ocasiones, el genoma vírico dispone de la información biológica necesaria para que la maquinaria de la célula a la que parasita trabaje para él, y en otras posee la información para realizar por sí mismo las diferentes funciones para su replicación.
Estructura:
El tamaño de los virus está comprendido entre 20 y 300 nm. Ya que la mayoría miden menos de 250 nm, límite de resolución del microscopio óptico, sólo son visibles con ayuda del microscopio electrónico.
Los virus están compuestos de un núcleo central formado por ácido nucleico (DNA o RNA, pero nunca los dos en el mismo virión) rodeado por una proteína que constituye la cápsida. El núcleo central y la cápsida forman conjuntamente la nucleocápsida del virión. Además de las proteínas de la cápsida, muchos virus contienen dentro de la cápsida uno o más enzimas que actúan en la replicación de los ácidos nucleicos del virus, polimerasas.
